不浪費一絲一毫,日本成功轉換 50 °C 以下低溫廢熱

作者 | 發布日期 2020 年 02 月 15 日 16:00 | 分類 環境科學 , 能源科技 follow us in feedly


電器、機械設備或多或少都會排放廢熱,像是越用越燙的手機、讓房間變得暖烘烘的電腦主機都是,不過要善加利用這些廢熱並不簡單,若要將熱轉換成電,能量取決於溫差,而低溫廢熱效益往往不高,對此日本一群科學家想透過熱電池(thermocell)解決這一挑戰。

從燃煤發電廠、核電廠、大型石化工廠到較小型的汽車、主機,這些設備都會產生無法再利用的熱氣,若不好好處理,便會造成熱污染,不少設備製造商與相關工作人員已對廢熱回收駕輕就熟,許多工廠已經可將 650 °C 高溫與介於 250-650 °C 的廢熱再用於製程,但若要再利用 120 °C 以下的低溫廢熱,這個難度就比較高了。

在過去的研究中,縱使熱電池便宜又可行,但通常熱電池都是液態電池,輸出電壓也取決於溫差,因此很難用於低溫廢熱回收,因此日本筑波大學(簡稱築大)為了提高熱電池效益,已透過溫度相變(phase transition)材料研發出新型熱電池。

其中相變材料可隨溫度變化改變物理性質,並在轉換過程中吸收與釋放能量,日常生活中的石蠟就是一例,科學家則可根據不同溫度範圍、不同儲熱容量等因素,選擇合適的材料。而築大選用的材料不需要在高溫環境,只要把他從室溫轉移到 50°C 環境,就會改變其結構,最後將輸出電壓提高到 120mV,與過去相比性能倍數成長。

(Source:筑波大學

築大數理物質系教授資深作者守友浩( Yutaka Moritomo) 表示,溫度變化引起的相變讓材料體積變大,這反過來也提高熱電池的輸出電壓,且因為輸出電壓增加的幅度大,因此溫度變化造成的電壓波動可以忽略不計。

守友浩表示,團隊的研究指出,透過在熱電池中加入溫度相變材料,將可大幅提高電池性能,也找出更高效的能量收集方式。目前研究已經發表在《Applied Physics Express》。

(首圖來源:shutterstock)

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